“烟花”台风期间青山水库洪水调度分析

金 樊，蔡红娟，落全富

(杭州市水库管理服务中心，浙江 杭州 311122)

2021年台风“烟花”与往年正面影响东苕溪流域的台风相比，水汽量巨大，在登陆时又恰逢天文大潮，致使东排黄浦江、南排钱塘江受阻，导致杭嘉湖平原14个主要江河站点超过保证水位0.15～0.85 m，其中嘉兴的王江泾站和嘉善站超过历史最高水位。而位于东苕溪流域上游的杭州市青山水库是一座控制性防洪骨干工程，担当着上蓄洪水和错峰削峰的重任，肩负着保护省府杭州及下游杭嘉湖平原的神圣使命，防洪地位十分突出[1]。在防御2021年6号台风“烟花”的过程中，青山水库充分发挥防洪功能，与东苕溪水库群精准错峰3次，直接减少下游的洪灾损失，保障了下游人民的生命财产安全，为守护流域安澜做出了突出的贡献。笔者通过对该场洪水的降雨、流量、水位等水雨情数据的分析，得出洪水形成和传播的规律，总结洪水调度过程中的经验做法，查摆问题，为今后青山水库流域的洪水风险研判、精准调度决策提供借鉴。

1 流域概况

1.1 东苕溪流域概况

东苕溪干流南苕溪发源于天目山南麓，流经临安、余杭,与中苕溪、北苕溪汇合，始称东苕溪[2]。东苕溪流域流经瓶窑至德清,与苕溪导流港连接，至湖州与西苕溪汇合，向北流入太湖。干流全长143 km，流域面积2 267 km2，瓶窑以上集雨面积1 420 km2[3]。

全流域共4座大中型水库，干流南苕溪建有青山水库(大型)、里畈水库(中型，位于青山水库上游)，支流中、北苕溪各建有水涛庄、四岭水库(均为中型)。中游建有南湖、北湖滞洪区，下游西险大塘防洪能力达100年一遇，并建有瓶窑控制站,其水位受区间降雨、上游三座水库放水、南北湖分洪及下游德清大闸启闭影响[3-4]。

1.2 青山水库概况

青山水库位于杭嘉湖平原和浙西山区的接合部，流域面积603 km2，总库容2.13 ×108m3。100年一遇设计，设计水位32.56 m，10 000年一遇校核，校核水位35.03 m，征地高程29.86 m，移民高程31.16 m[5]。汛限水位23.16 m，相应库容3.600×107m3，防洪库容1.01 ×108m3。水库枢纽主要由大坝、泄洪闸、泄洪隧洞、水电站和副坝组成[1]。青山水库流域上游建有里畈水库，集雨面积83 km2，占青山水库流域面积13.8%[6]，青山水库预报所采用的市岭、溪口雨量站都在里畈水库流域内，市岭站是浙西北的暴雨中心之一。

2 青山水库流域降雨分析

2.1 降雨成因及过程

2021年第6号台风“烟花”于7月18日在西北太平洋洋面生成。“烟花”北上期间，印度洋、南海西南季风,太平洋东南季风全面加速到急流状态，并在“烟花”交汇，形成巨量水汽。受台风影响，7月22-28日青山水库流域普降暴雨，流域平均降雨量240.5 mm，达到5年一遇暴雨标准。7月30日，“烟花”台风离开浙江范围，已不再对青山水库流域产生影响，但因受到局地强对流天气影响，流域再次多发短历时暴雨，至8月5日累计流域平均雨量85.5 mm，其中30日18时—19时，青山水库单站最大1 h雨量达77.8 mm，刷新建站以来1 h降雨记录(因青山水库直至8月6日才完成泄洪，该过程降雨对本次洪水调度也产生了较大影响)。

7月22-28日青山水库流域各站点降雨情况见表1。

表1 7月22-28日青山水库流域各站点雨量统计表 单位：mm

2.2 降雨空间分布

从各站点实测雨量分析，台风影响期间，位于里畈水库流域范围内的市岭、溪口站降雨量分别为8个雨量站的第一、第二，其中，市岭站三日最大降雨量564.5 mm,达到20年一遇暴雨频率，且市岭、溪口站7日降雨总量分别是最小单站桥东站降雨总量的4.9倍、2.7倍，分别是流域平均降雨量的3.1倍、1.7倍。由此可见，上游里畈水库流域为此次台风降雨的暴雨中心。

2.3 降雨时间分布

台风“烟花”携带水汽量充足且移动缓慢，台风影响期间，22-28日降雨总历时143 h，分别是2007年“罗莎”、2013年“菲特”及2019年“利奇马”等台风洪水泄洪时长的2.6倍、2.4倍及2.3倍。同时，降雨期间最长持续78 h不间断，次连续降雨时长为27 h，而最长降雨间歇时长仅9 h，两轮连续降雨时长之和占总时长的73.4%。因此，本次降雨呈现连续且历时较长的特点。

3 洪水分析

3.1 水情

本场洪水共产生4轮洪峰，流量分别为252,298,468 m3/s和528 m3/s，入库洪水总量1.01 ×108m3，其中包括上游里畈水库出库水量4.131×107m3(里畈水库的出库水量将全部流入青山水库)；累计出库水量1.39 ×108m3，出现最高水位28.24 m(7月28日21时30分、超汛限5.08 m)，相应库容9.192×107m3，最大拦蓄洪量6.144×107m3，最大削峰率90.1%。

3.2 洪水过程

本场洪水过程主要分为洪水前期、洪水初期、洪水中期、洪水后期四个阶段，青山水库分别对应采取预排腾库、尽力下泄、错峰拦洪、全力出库四种手段。

3.2.1 洪水前期预排腾库

根据气象部门预报，台风“烟花”将对杭州市产生较大影响，7月18日8时，青山水库综合考虑防汛抗旱两手抓，自汛限水位(23.16 m)以下利用2台发电机组间断小流量预泄(14 m3/s)。至21日14时40分，利用5台机组24 h满发(35 m3/s)加大下泄，以期在台风影响前腾出更大的蓄洪空间，至洪水入库前共预腾库容4.59×106m3。

3.2.2 洪水初期尽力下泄

7月23日0时，洪水入库。当日16时30分，上游里畈水库开闸放水(50 m3/s)，为加强下泄效能，青山水库提前30 mm开启泄洪洞，出库流量90 m3/s。24日1时，库水位自22.48 m起涨；16时第一轮洪峰入库(252 m3/s)加速水位上涨。25日1时，根据浙江省水利厅批复的《杭州市青山水库2021年度控制运用计划》，按照洪水初期以排为主的调度原则，增开10孔闸门全力下泄，为后期调度争取主动权。

3.2.3 洪水中期错峰拦洪

7月25-28日，东苕溪流域三日降水量170.4 mm，30日后又受局地强降雨影响，青山水库共三次为下游错峰。

1) 首次错峰

25日19时，因受里畈水库泄洪及区间降雨联合影响，第二轮洪峰进入青山水库(298 m3/s)；19时10分，下游瓶窑到达警戒水位5.66 m，为避免下游水位上涨过快，青山水库于25日20时、23时两次开展错峰调度，逐步减小下泄流量至50 m3/s。26日6时，瓶窑区间12 h面雨量41.6 mm，瓶窑水位涨至6.38 m，德清大闸水位4.44 m已超保证(4.16 m)，并且仍在上涨，气象预报未来24 h降雨60～80 mm。考虑与下游区间特别是北苕溪洪水错峰，6时40分青山水库闸门全关。7时上游里畈水库库区持续降雨，逐步加大下泄至200 m3/s，逐步逼高青山水库水位，最快上涨率达14 cm/h。至14时瓶窑水位缓慢回落，16时45分青山水库以小流量开闸泄水(50 m3/s)，在保持瓶窑水位回落的同时降低库水位。至此，青山水库结束10.1 h的零出库运行，其间共拦蓄洪水1.234×107m3，有效控制瓶窑水位仅上涨0.13 m，最高水位6.55 m(26日11时20分)未超保证水位(6.66 m)，确保西险大塘运行安全。

26日16时-28日0时，青山水库流域面雨量53.8 mm，累计237 mm；上游里畈水库泄洪1.408×107m3，累计3.681×107m3，形成第三、四轮洪峰分别于26日17时、28日0时入库，流量分别为468 ,528 m3/s，致青山水库水位持续上涨。其间为控制库水位上涨过快，青山水库以控制瓶窑水位不超保证为原则，逐步加大下泄至125 m3/s。

2) 二次错峰

受台风过境影响，至28日5时，东苕溪流域累计降雨273.5 mm，三座大中型库水位持续走高，青山、四岭、水涛庄水库水位分别为27.86(超汛限4.70 m)，76.82(超汛限9.12 m)，148.77 m(超汛限9.57 m，逼近历史最高148.95 m)，同时西苕溪、下游东部平原河网水位全线超保证水位，防洪压力空前。青山水库着眼流域全局，于28日10时减小下泄至50 m3/s，并于11时50分起再次零出库错峰6.1 h。18时，鉴于东苕溪四座水库水位均较高且仍在上涨，兼顾考虑下游河道，水库群交替错时段小流量下泄，青山水库仅以35 m3/s出库，缓解洪水涨势。19时起，技术人员利用青山水库洪水预报调度系统滚动开展5期洪水预报，精准测算未来加大下泄时间与流量的最佳方案以控制最高水位低于28.30 m(若达到该水位将影响库区临安污水一厂正常运作)，并上报杭州市林水局提供调度决策参考。28日23时，综合考虑洪水预报，青山水库执行上级调度指令，加大下泄至85 m3/s，29日0时库水位开始回落，最终控制本场洪水出现的最高水位为28.24 m。

3) 三次错峰

29日3时“烟花”远离杭州，瓶窑水位5.16 m已回落至警戒水位以下，德清大闸水位4.15 m已回落至保证水位以下，下游水势逐渐趋于稳定，29日18时起，青山逐步加大下泄至250 m3/s，加速降低水位。在泄洪过程中，30—31日受局地强对流天气影响，东苕溪流域再次突发暴雨，30日8时-8月1日8时东苕溪流域面雨量49.8 mm，青山水库下游瓶窑区间55.6 mm，瓶窑断面水位自4.75 m突涨，最大小时涨幅0.13 m。青山水库再次紧急关闸，减小下泄，为下游第三次错峰，终控制瓶窑最高水位5.57 m,未超警戒水位。

3.2.4 洪水后期，全力出库

31日16时30分起，在确保下游安全的情况下，青山水库逐步加大下泄至230 m3/s，降低水位。至8月5日11时50分，水位降至汛限；6日11时，所有泄洪设施关闭，停止泄洪。

3.3 洪水特征

此次台风形成的风雨潮洪四碰头不利工况，使青山水库在区间降雨、上游里畈水库泄洪、下游排水受阻的联合影响下，呈现洪峰多、水位高、泄洪时间长等洪水特征。

3.3.1 入库洪峰偏多

此过程降雨的暴雨中心为市岭站，导致上游里畈水库下泄流量逐步增大，且泄洪持续时间长，与区间降雨联合形成多轮洪峰进入青山水库。从图1可以看出，青山水库4轮洪峰的出现时间、流量大小与里畈水库4次大流量泄洪呈正相关。而往年洪水期间，里畈一般仅发电出库，流量4～15 m3/s，青山水库多为单峰或双峰洪水，且主要成因为区间降雨。

图1 洪水期间青山水库入库流量与里畈水库出库流量对比图

3.3.2 全流域水位居高

此次降雨覆盖范围大，青山水库上游、下游水位同步上涨。上游里畈水库持续泄洪；下游太湖水位居高致北排不畅；又恰逢天文大潮，东排黄浦江、南排钱塘江受阻，杭嘉湖平原14个主要江河站点超保证水位。上游来水大与下游排水受制导致东苕溪流域四水库全面超汛限，青山水库高水位(27.0 m以上)运行120 h以上。东苕溪流域各水库、站点最高水位见表2。

表2 东苕溪流域各水库、站点最高水位表

3.3.3 泄洪时间长

全域高水位致使青山水库下泄受阻，多次小流量下泄错峰，台风结束后连日出现的局地强对流天气再致青山水库下游区间降雨增大、下游水位突涨，青山水库再次紧急减小下泄，拉长了泄洪战线，泄洪总时长达312.8 h，分别是2007年“罗莎”、2013年“菲特”及2019年“利奇马”等台风洪水泄洪时长的6.2倍、2.6倍及2.1倍。

4 “烟花”台风期间青山水库洪水调度成效保障机制

4.1 青山水库的防洪作用

前期预泄阶段，青山水库抢抓水位起涨前这个关键期，通过机组发电和泄洪洞提前预泄水量1.063×107m3，相当于一座小型水库的库容，使水位低于汛限0.68 m起涨，增加了较大的蓄洪空间，掌握了调度主动权。台风影响期间，青山水库充分发挥错峰拦洪作用，4轮洪峰综合削峰率74.6%，最大削峰率90.1%，累计错峰96.1 h，其中零出库运行16.2 h，最大拦洪量6.144×107m3，相当于里畈水库总库容的3倍，使汛情总体可控，确保了西险大塘的运行安全，极大减轻了杭嘉湖平原的防洪压力，保障了下游人民的生命财产安全。

4.2 技术人员的作用

洪水调度过程严格执行经浙江省水利厅批复的控运计划。技术人员坚守岗位，紧盯流域防汛形势，第一时间发现流域汛情变化拐点，迅速作出准确反应。如7月28日根据汛情动态，历经5次调度与东苕溪水库群精准错峰，极大减轻下游防洪压力。全过程共执行调度指令24次，闸门操作123台次，发出放水预警短信500余条，有力保障了防洪安全。

4.3 非工程措施的效果

洪水期间，ME水雨情系统及青山水库洪水预报调度系统等非工程措施作用斐然。ME水雨情系统包含了水库上下游33个站点，监测数据包括雨量、水位、流量、蒸发等，每5 min的数据采集频次让技术人员实时掌握汛情动态。洪水预报调度系统每小时滚动自动洪水预报，技术人员根据各降水量级、调度手段补充开展人工干预洪水预报60余份，预报精度达到甲级，合格率达到90%以上，对不同工况下的洪水涨势作出全方位分析，并根据预报结果，为上级调度决策提供10余次调度建议。另外，通过洪水预报，于7月26日11时提前7 h对库区牧松线(25.70 m)进行淹没预警，避免了重大交通事故的发生。

5 洪水调度的不足分析与建议

5.1 青山水库洪水调度的不足

5.1.1 东苕溪流域主动性防洪手段不足

一是东苕溪流域存在源头洪水控制能力仍显不足，下游部分河段过流能力仍未达到流域防洪规划要求[7]。中上游青山、里畈、水涛庄、四岭等四座水库，仅控制集水面积的50%，下游瓶窑段过流能力仅600～800 m3/s，导流港过流能力仅350 m3/s左右，“上游大、下游小”的过流格局决定了遭遇大洪水时，上游水库必须与区间洪水错峰。二是西险大塘尚未达到设防标准，自上一轮除险加固至今已有17年，部分堤段存在渗流、沉降、护坡破损等问题，现状防洪能力与大型城市200年一遇标准不匹配。三是洪水调度手段单一，当下游西苕溪发生洪水、嘉兴超保证水位时，在东苕溪中上游缺少跨流域排洪通道。

5.1.2 苕溪流域上下联动机制略显不畅

东苕溪、西苕溪及湖州、嘉兴河网之间的水雨情、防汛调度信息缺乏完善的共享平台与机制，通过现有信息化平台仅能了解上下游水位变动情况，难以实时掌握上游里畈水库与东苕溪其他支流水库的泄洪状态，增加了洪水预报及调度的难度。

5.1.3 青山水库库区存调度制约因素

本次洪水最高水位28.24 m,距防洪高水位31.16 m仍有4.5×107m3的蓄洪空间。但因临安污水一厂排放口、青山湖绿道多处驿站均在青山水库库区控制线(31.16 m)以下，未严格按管理线纵向标高控制，限制了青山水库防洪调度的正常开展。临安污水处理一厂，当青山水库水位达到24.80 m时，污水厂总排放口被淹、排水受阻、影响湿地低碳系统运行；当水位达到27.10 m时，倒灌至湿地系统三(营养盐集约系统)，出水不能达一级A标；当水位达到29.50 m时，影响一级B出水排放，厂内污水处理设施、构筑物存在满溢风险；当水位达到31.61 m(50年一遇)时，青山湖水倒灌至全部生产厂区，厂区停产。

5.2 建 议

一是扩上蓄，对里畈水库进行扩容；固大堤，加快建设西险大塘提标加固工程；增外排，探索研究东苕溪洪水南排钱塘江的可能性。二是加大非工程措施的建设，建立苕溪流域全流域全要素信息共享平台，健全组织网络[8]，进一步畅通上下游、左右岸的互联互通渠道。三是尽快谋划实施污水厂迁建，同时在新建涉库项目时应充分考虑洪水风险，确保青山水库防洪功能不受影响。